JP2016528127A - 輸送システムのための分散化リニアモータ制御 - Google Patents

Abstract

本発明は、特に人間又は物品を運ぶための動く歩道用の電動リニア駆動装置に関し、移動方向に沿って走るロングステータであって、能動的な第１のパーツとしてのロングステータと、第１のパーツに対して移動可能で移動方向に沿って互いに配置された複数の受動的な第２のパーツとを有しており、ロングステータは、移動方向に沿ってコイル群の形式の多数の一連のロングステータセクション（１）を有している。本発明によれば、各ロングステータセクション（１）がそれ自身の制御装置（５）を具えており、制御装置（５）が、各ロングステータセクション（１）に関して規定される制御パラメータを用いて前記第２のパーツを移動させるよう構成される。また本発明は、電動リニア駆動装置を動作させるための方法に関し、異なる移動プロファイルが、ロングステータに沿って不均一な方法で第２のパーツを移動させるために、ロングステータセクション（１）の少なくともいくつかについて各制御装置（５）に予め規定される。【選択図】図２

Description

本発明は、特に、動く歩道又は人間又は物を運ぶためのその他の運搬装置を動かすための電動リニア駆動装置に関する。電動リニア駆動装置は、能動的な第１のパーツとして移動方向に沿って延在するロングステータと、第１のパーツに対して動くことができ、移動方向に沿って一列に配置された複数の受動的な第２のパーツとを備えており、ロングステータは、移動方向に沿ったコイル群の形式の多数の一連のロングステータセクションを有している。また、本発明は、不均一な方法で第２のパーツを動かすための電動リニア駆動装置を動作させるための方法に関する。

比較的短時間で長い距離を橋渡しするために長さ方向に亘って可変スピードを有する動く歩道が、人間を運ぶことを目的として知られている。運ばれる人間が容易に出入りすることを可能にするために、動く歩道の端は、初めは遅いスピードで動く。入口領域の後においては、通常、個々の動く歩道用プレートから形成される動く歩道が、例えば第１のスピードといった低いスピードへの減速が出口領域において実行される前に、より高い第２の輸送スピードに加速する。実際には、例えば０．６ｍ／ｓのスピードが入口及び出口領域で与えられる一方、より高い第２のスピードは２ｍ／ｓである。

動く歩道の長さ方向に沿った上記のようなスピードの変化を可能にするために、動く歩道用プレートは、互いに入れ子式の方法で動ける必要がある。異なるスピード及び加速度で駆動させ得るために、可変ピッチを有するウォーム歯車で入口及び出口領域で動く歩道用プレートを駆動することが、知られた手法である。そして、このようなウォーム歯車は、第２のスピードに動く歩道用プレートを加速し、第２のスピードからそれらを減速するために使用され、より高い第２のスピードで動くチェーンが、ウォーム歯車の間に設けられる。

可変スピードを備えた機械的に駆動する動く歩道が、ＥＰ１２５３１０１Ｂ１，ＥＰ１３００３５９Ｂ１，ＥＰ１５８２４９４Ｂ１，ＥＰ１９３９１２７Ｂ１，ＥＰ１９３９１２８Ａ２，ＥＰ１９３９１２９Ｂ１及びＥＰ１９３９１３０Ｂ１で知られている。記載された動く歩道が、それ自体実際に機能していることが分かっているが、構成を単純化する必要がある。特に、機械的駆動部は比較的複雑な構成を必要とし、このケースでは、機械的駆動部に対して従来から行われているある量のメンテナンスも生じる。

ＥＰ１２５８４４７Ｂ１及びＥＰ１５０２８９１Ｂ１は、駆動装置、特に、動く歩道用ステップ又は動く歩道用プレートの形式の個々の踏み板本体に、それら自身の電気駆動が供給される動く歩道を開示している。これはまず、循環チェーン等の形式の中央駆動トレーンを無くすことが可能であるという効果をもたらす。さらにまた、ＥＰ１２５８４４７Ｂ１は、戻り輸送経路でスピードを上げて動く歩道用プレートを動かすことを提案しており、結果として、動く歩道用プレートの数を全体的に減らすことが可能である。しかしながら、動く歩道用プレートにそれら自身の電気モータを備えることは、全体的に相当な労力につながる。

本発明は、実際に既知の請求項１の先行して特定された節に係る電動リニア駆動装置に基づいている。リニア駆動装置は、能動的な第１のパーツとして移動方向に沿って固定された方法で一列に配置されたコイル群と、永久磁石の形式の複数の動くことのできる第２のパーツとを有する。固定されたコイル群は、複数のコンバータを用いてセクション毎に提供され、第２のパーツの位置、送り分力、及びコイル群を通したモータ電流が、対応するコンバータを介して中央レギュレータによって制御される。このケースでは、位置を検出するのに絶対センサを使用することが既知の手法であり、この目的のために、移動方向に沿って固定されたセンサによって検出される例えば磁気ストリップを作ることが、第２のパーツ上でなされる。第１のパーツの全てのロングステータセクションの中央制御を使用して、互いに適合した方法で可変形式で第２のパーツを移動させることができる。しかしながら、第２のパーツの移動の中央制御を備えた記載された電動リニア駆動装置は、比較的複雑な構成の電気回路を要する。

ＥＰ１８４５４２８Ａ２は、電動リニア駆動装置を開示しており、第２のパーツに、それぞれ、異なる第１のパーツ又は第１のセクションと相互作用する２つの永久磁石が備わっている。それぞれ割り当てられた第１のパーツを備える２つの磁石は、互いに離れた２つのリニアモータを形成する。このため、移動が、一方のリニアモータから他方のリニアモータに中継ポイントで移される。このような方法で形成されたリニアモータは、単に交互にアクティブである。センサを使用して、２つの永久磁石を備えたパレットの位置を判定できる。

ＥＰ２１６１８２６Ｂ１は、動的に変化可能な駆動領域を有する移送装置を開示している。第１のパーツは、それぞれ第２のパーツを備える複数の領域に、さらに分割される。このような分割の領域の境界は、第２のパーツとともに同時に動的に移動し、個々の第２のパーツは、所定の移動プロファイルで移動できる。一連の第２のパーツが、このケースでは、完全に同じ方法で、又はそうでなければ互いに異なって移動できる。

本発明は、簡単な技術的構成を可能にし、特に、人間又は物品を運ぶための動く歩道に適した、電動駆動リニア駆動装置及びこの電動駆動リニア駆動装置を作動させるための方法を特定する目的に基づいている。

本発明は、本願の請求項１に係る電動リニア駆動装置及び本願の請求項９に係るこの電動リニア駆動装置を作動させるための方法に関し、この目的は、これらの発明によって達成される。

冒頭記載された態様を備えた構成から進んで、電動リニア駆動装置は、それぞれのロングステータセクションが、第２のパーツの移動を制御するためのそれ自身の制御装置を有し、制御装置が、それぞれのロングステータセクションに関して規定された制御パラメータを用いて第２のパーツを動かすよう設定されることを特徴とする。

このため、本発明の範囲内で、第２のパーツは分散方式で制御される。したがって、それぞれのロングステータセクションを独立して作動させることができ、第２のパーツに関する所定の移動プロファイルが、各制御装置に関して割り当てられたメモリに記憶される。したがって、ロングステータセクションの中央制御、ひいては、異なるロングステータセクションに関するコイル群の中央制御が省かれる。その代わりに、ロングステータ全体が、それぞれが割り当てられたコンバータを備えた固定式のロングステータセクションに分割され、各コンバータが自身の制御装置を有する。第２のパーツがこのロングステータセクションに達するとすぐに、この第２のパーツは、記憶された移動プロファイルを用いて、割り当てられた制御装置によって独立して移動する。

本発明の範囲内で、このケースで、それぞれのロングステータセクションで同じ方法で又は少なくとも同じ仕様にしたがって一連の第２のパーツを移動させるための方策が好適になされ、異なる移動スピードをロングステータ全体に沿って提供可能である。例えば、加速及び減速部又は一定の移動スピードを備えるそれら以外の領域を、個々のロングステータセクションで実施し得る。

上記のように、個々の第２のパーツは、割り当てられた制御装置によってロングステータセクションで動く。このケースでは、第２のパーツを直接的に滑らかに移送することを可能にするために、直近のモータセクションに互いにやり取りさせるための方策が任意になされている。直近のロングステータセクションは、例えば、第２のパーツが２つの一連のロングステータセクションの接続部にある場合に実行される協調制御といった、マスター／スレーブ方式で互いにやり取りし得る。

本発明の範囲内で、ロングステータセクションの固定式の局所的割り当てが実行され、その結果、複雑な動的調節及び割り当てが省かれる。隣接した一連のロングステータセクション間のやり取りとは別に、個々のロングステータセクションは独立して作動する。個々のロングステータセクションの制御は、個々の第２のパーツの位置、スピード及び送り分力を監視且つ調節するよう設定され得る。

ロングステータセクションの特定の構成に関する異なる可能性が生まれる。ロングステータセクションの数を第２のパーツの数よりも多くする方策がなされ得る。高度な柔軟性が、短いロングステータセクションにロングステータを細かくさらに分割することによって実現される。全てのロングステータセクションの長さも、このケースでは一連の第２のパーツ間の距離よりも短い場合、第２のパーツもまた、ロングステータセクションのうちのいくつかのみについて案内される。対応するプログラミングに基づく移動特性の変化が、このケースでは幅広く容易に可能である。

しかしながら、続いて実行される移動プロファイルが、例えばロングステータセクションを配置する場合に、少なくとも既知である場合が多い。例えば、人間又は物品を運ぶために動く歩道にリニア駆動装置が提供される場合、動く歩道の端部領域が加速又は減速領域として提供される一方、動く歩道の中央部では、高い前進スピードが好都合である。このため、それぞれの要請に従って、異なる長さでロングステータセクションを構成することが都合良い。例えば、第２のパーツが高いスピードである領域を通過する場合、長さがより長くなったロングステータセクションもまた、そこに都合良く提供され得る。そしてまた、長さをより長くすることは、単位時間当たりのより速い移動の間、移動する距離が長くなるという事実を考慮に入れている。

さらに、本発明の範囲内で、厳密に１つの第２のパーツのみが、動作中に各ロングステータセクションで案内されることも必要ではない。原則として、２つの第２のパーツ又は複数の第２のパーツを、ロングステータセクションの割り当てられた制御装置によって同時に動かすことも可能である。複数の第２のパーツを、特に、著しい減速又は加速が動作中にそれぞれのロングステータセクションに与えられない場合、ロングステータセクションで容易に案内することができる。人間又は物品を運ぶための動く歩道のケースでは、入口領域と出口領域との間の中央部を、例えば、長いロングステータセクションによって又は比較的長さの長い複数のロングステータセクションによって橋渡しできる。

このケースでは、第２のパーツの状態を検出するための少なくとも１のセンサが、それぞれ、制御装置に都合良く接続されている。最も簡単なケースでは、位置を判定するためのセンサが、各制御装置について設けられている。位置を検出するためのアブソリュートセンサを、例えば、インクリメンタルエンコーダと無接点の近接スイッチとを組み合わせることによって、実装できる。このようなアブソリュートセンサはまた、越えて移動する際に、方向依存性の指示指標を発生させ得る。また、第２のパーツに、例えば磁気ストリップといった、位置を連続的に判定するためのデバイスを設けることができる。第２のパーツを移動させるのに要する送り分力は、コイルの電流又は電圧を測定することによって、既知の方法で判断し得る。

本発明の範囲内で、中央制御器に制御装置を結合させ得るが、しかしながら、この中央制御器は従来知られた構成とは対照的に、移動シーケンス全体を制御せず、コンバータを制御しない。

電動リニア駆動装置の移動シーケンス全体を変え得るようにするために、中央制御器は、クロック信号を用いて制御装置と同期するような方法で、個々のロングステータセクションの制御装置とやり取り可能である。そして、各制御器に関して記憶された移動プロファイルは、時間基準としてクロック信号に適用される。クロック周波数が変わる場合、特に、第２のパーツのスピードを各ロングステータセクションで比例する方法で変える準備が意図される。このため、クロック信号を使用して、ロングステータセクションに沿った第２のパーツのスピードを全体的に変えることができる。

さらに、中央制御器はまた、開始信号、停止信号又は作動モードを変更するための信号を送信するための対応する結合部を使用できる。例えば、異なる動作モードに関する異なる移動プロファイルを、それぞれの制御装置について記憶でき、その後、中央制御器から対応する信号が発せられる場合には、全ての制御装置が異なる動作モードに同時に変わる。各動作モードに関するパラメータが、各制御装置について既に記憶されているため、このような変更を、特に容易且つ迅速に実施できる。クロック信号との同期は、例えば、ＥｔｈｅｒＣＡＴといったフィールドバスシステムによって実行できる。このケースでは、個々のロングステータセクションは、単に任意に与えられる隣接する一連のロングステータセクションのマスター／スレーブモードは別として、他のロングステータセクションに関する状態変数又は状況情報を要しないことを考慮すべきである。

上記のように、本発明の１つの好適な構成は、各制御装置に関して割り当てられたメモリに記憶される、第２のパーツに関する所定の移動プロファイルを提供する。このメモリは、好適には、制御装置に直接的に、又は制御装置の一体部分として提供され、この結果、個々の制御装置から遠くに配置されたメモリへの信号送信を省くことができる。

慣例により、「ロングステータ」との用語は、電動リニア駆動装置の構造的構成に関する。言うまでもなく、本発明は、真っ直ぐな移動方向に限定されない。湾曲、屈曲、下降部、傾斜等もまた、特に移動方向に沿って提供できる。特に、ロングステータは、第２のパーツに関して閉じた移動回路を形成し得る。電動リニア駆動装置が人間を運ぶための動く歩道の部分である場合、例えば、その人間は開始点から終点まで移動し、このケースでは、その後、第２のパーツを再び開始位置に戻す必要がある。

チェーン等の形式の中央駆動装置を省くことによって、機械的構造が本発明の範囲内で単純化されているため、双方の部分が人間を運ぶことを意図する逆方向に動く部分を備えた動く歩道も、電動リニア駆動装置を用いて、特に単純な方法で実現できる。そして、個々の第２のパーツは、これらの部分間を適切な方法で移送させる必要がある。

人間又は物品を運ぶことを目的として、第２のパーツが動くことによって終点と開始点間のみを戻る場合、最大スピードで駆動することも、この戻り領域をできる限り素早く橋渡し、より少ない第２のパーツで橋渡すために実施し得る。

動く歩道用プレートの形式の第２のパーツ又は第２のパーツによって駆動される構成要素を、人間又は物品を運ぶための少なくとも開始点及び終点間で、互いに近接するよう機械的に案内でき、及び／又は互いに機械的に結合できる。このような機械的結合はまた、リニア駆動装置の故障の場合には、２つの一連の動く歩道のパレット間を形成する中間領域を避けることを可能にする。しかしながら、第２のパーツ又は動く歩道用プレートの形式でこれらによって駆動される構成要素が、運ぶべき人間又は運ぶべき物品が無く終点及び開始点間を移動する場合、このような機械的結合を無くすことができる。また特に、本発明の範囲内で、個々の第２のパーツを動作中に除去又は追加できる。例えば、メンテナンスの目的のために、動作中に個々の第２のパーツを交換できる。

本発明は、特に、人間又は物品を運ぶための動く歩道用の説明したリニア駆動装置の使用を対象とする。

また、本発明は、説明した電動リニア駆動装置を動作させるための方法に関し、異なる移動プロファイルが、ロングステータに沿って不均一な方法で第２のパーツを動かす目的のために、ロングステータセクションの少なくともいくつかに関して個々のコントローラに予め規定される。上記のように、ロングステータに沿った第２のパーツの平均スピードは、このケースでは、中央制御器からのクロック信号の周波数によって、好適に変えることができる。

ロングステータセクションは、好適には、そこの一連の第２のパーツに関してそれぞれのロングステータセクションで提供され得る、クロック信号、合致する移動シーケンスを任意に考慮することを除いて、割り当てられた第２のパーツを独立して制御する。

単に典型的な実施例を示す図面を用いて、本発明を以下で説明する。

図１は、従来技術に係る電動リニア駆動装置を示す。 図２は、本発明に係るリニア駆動装置を示す。 図３Ａは、電動リニア駆動装置を備えた人間を運ぶための動く歩道を示す。 図３Ｂは、図３Ａに係る動く歩道に沿った第２のパーツの移動のスピードプロファイルを示す。 図４は、人間を運ぶための動く歩道の可能な構造上の構成を示す。

図１は、専門家から知られた従来技術に係る電動リニア駆動装置を示しており、移動方向に沿って延在するロングステータを有し、コイル群の形式の個々のロングステータセクション１を有する。

各ロングステータセクション１のコイルを制御するためのコンバータ２は、それぞれ、固定されたロングステータセクション１の上流側にある。全てのコンバータ２は、所定の移動プロファイルに従って、ロングステータセクション１によって形成されたロングステータに沿って、永久磁石６の形式の複数の第２のパーツ（図１に図示せず）を移動させるために、中央制御器３によって制御される。また、センサ４がロングステータに沿って配置されており、センサからの信号が中央制御器３によって処理される。

比較的複雑な結合が全体的に結果として生じ、このケースでは、電動リニア駆動装置の動作の際に、制御信号が、中央制御器３から個々のコンバータに連続的に通過する。安全なロジックを含む信号処理全体が中央制御器３で実行され、このケースでは、ロングステータに沿った第２のパーツの精密な移動プロファイルがそこに記憶される。

一方、図２は、本発明の電動リニア駆動装置に係る構成を示しており、このケースでは、第２のパーツの移動を制御するための別個の制御装置５が、各ロングステータセクション１に関して提供される。制御装置５は、それぞれ、各通路部に関して与えられた移動プロファイルを記憶するメモリを備える。

各ロングステータセクション１に沿って第２のパーツを移動させるために、移動が、単に、非常に自律的な方法で作動する割り当てられた制御装置５によって制御される。同様に、図２にしたがって提供されるセンサ４は、それぞれ、割り当てられた制御装置５に接続されるが、中央制御器３’に接続されない。中央制御器３’は、クロック信号を用いて各ロングステータセクションに関する制御装置５に同期する目的のためのみに設けられる。さらに、中央制御器３’もまた、開始信号、停止信号又は動作モードを変更するための信号を送信し得る。さらなるデータの送信は、必要なく又は与えられず、これにより、分散化される制御の結果として、相当な単純化をもたらす。特に、ロングステータに対する個々の第２のパーツの移動シーケンス全体を中央で監視する必要がない。

図２は、近接する一連の制御装置５が、ロングステータセクション１からロングステータセクション１に第２のパーツを移動し易くするために、任意に互いに結合され得ることを示す。

図３Ａは、人間を運ぶための動く歩道上の本発明に係る電動リニア駆動装置の使用の非常に概略的な図を示しており、このケースでは、移動方向全体に沿った永久磁石６の形式の第２のパーツの位置のみが、示されている。

ロングステータは、上側行程７及び下側行程８を備える、第２のパーツのための閉じた移動回路を形成する。互いに移動可能な動く歩道用プレート９（図４）が、第２のパーツとして個々の永久磁石６の上に配置されている。

点Ｘ_０とＸ_１との間の入口領域において、第２のパーツとしての永久磁石６、したがって第２のパーツに固定された動く歩道用プレート９が、人間が乗ることができる低いスピードから連続的な移送スピードに加速される。動く歩道用プレートは、この移送スピードで点Ｘ_１とＸ_２との間を移動する。そして、乗る者が図示する動く歩道を降りることができるように、減速が点Ｘ_２とＸ_３との間で実行される。

そして、永久磁石６及び動く歩道用プレート９を具えた個々の第２のパーツを入口領域に戻すために、これらのパーツが、下側行程８の点Ｘ_４とＸ_５との間を高いスピードで移動するが、これにより、この区間は少ない部材で素早く橋渡しされ得る。そして、第２のパーツは開始点Ｘ_０に再び移動し、これにより、可変スピードで回路内において案内される。

図３Ｂは、例として、経路全体に沿って可能なスピードプロファイルを示す。

図４は、人間を運ぶための動く歩道の動く歩道用プレート９の可能な構成を示す。動く歩道用プレート９は互いに移動可能であり、動く歩道用プレート９は遅い前進スピードで一緒に押され、端部１０のみが露出している。スピードが増加する場合、動く歩道用プレート９の入れ子部１１がその後徐々に解放され、この結果、個々の動く歩道用プレート９の有効長がこれにしたがって増加する。動く歩道用プレート９は、レール１２に横方向に案内され、また好適には、少なくとも上側行程７で引張方向に互いに固定されている。また、個々の動く歩道用プレート９は、電動リニア駆動装置の第２のパーツとしての永久磁石６に結合されている。上記のように、動く歩道用プレート９のための下側行程８を、より速い移動のために互いに完全に分離可能にする方策をすることができる。

Claims (13)

1. 特に人間又は物品を運ぶための動く歩道用の、電動リニア駆動装置であって、
   移動方向に沿って走るロングステータであって、能動的な第１のパーツとして機能する前記ロングステータと、
   前記第１のパーツに対して移動可能で、前記移動方向に沿って一列に配置された複数の受動的な第２のパーツと、
   を具えており、
   前記ロングステータが、コイル群の形式の多数の一連のロングステータセクション（１）を具えており、前記ロングステータセクションが、前記移動方向に沿って配置されており、
   各ロングステータセクション（１）が、前記第２のパーツの移動を制御するための、それ自身の制御装置（５）を具えており、
   前記制御装置（５）が、各ロングステータセクション（１）に関して規定される制御パラメータを用いて前記第２のパーツを移動させるよう構成されることを特徴とするリニア駆動装置。
2. 請求項１に記載のリニア駆動装置において、
   前記第２のパーツに関する所定の移動プロファイルが、各制御装置（５）について割り当てられたメモリに記憶されることを特徴とするリニア駆動装置。
3. 請求項１又は２に記載のリニア駆動装置において、
   前記制御装置（５）が、前記制御装置（５）に同期するためのクロック信号を使用する中央制御器（３’）に接続されることを特徴とするリニア駆動装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載のリニア駆動装置において、
   前記ロングステータセクション（１）の数が、前記第２のパーツの数よりも多いことを特徴とするリニア駆動装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか一項に記載のリニア駆動装置において、
   前記ロングステータが、前記第２のパーツについて閉じた移動回路を形成することを特徴とするリニア駆動装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか一項に記載のリニア駆動装置において、
   各ロングステータセクションが、多数のコイル及び前記コイルを制御するためのそれ自身のコンバータを備えることを特徴とするリニア駆動装置。
7. 請求項１乃至６のいずれか一項に記載のリニア駆動装置において、
   前記第２のパーツが永久磁石によって形成されることを特徴とするリニア駆動装置。
8. 請求項１乃至７のいずれか一項に記載のリニア駆動装置において、
   前記第２のパーツの状態を検出するための少なくとも１のセンサ（４）が、前記制御装置（５）にそれぞれ接続されることを特徴とするリニア駆動装置。
9. 請求項１乃至８のいずれか一項に記載の電動リニア駆動装置を動作させるための方法であって、
   異なる移動プロファイルが、前記ロングステータに沿って不均一な方法で前記第２のパーツを移動させるために、前記ロングステータセクション（１）の少なくともいくつかについて各制御装置（５）に予め規定されることを特徴とする方法。
10. 請求項９に記載の方法において、
    前記ロングステータに沿った前記第２のパーツの平均スピードが、中央制御器（３’）からのクロック信号の周波数によって変化することを特徴とする方法。
11. 請求項１０に記載の方法において、
    前記制御装置（５）が、前記クロック信号を考慮することを除いて、対応する前記ロングステータセクション（１）にそれぞれ割り当てられた前記第２のパーツを自律的に制御することを特徴とする方法。
12. 請求項９乃至１１のいずれか一項に記載の方法において、
    一連の第２のパーツが、適合する移動シーケンスで前記ロングステータに沿って移動することを特徴とする方法。
13. 請求項９乃至１２のいずれか一項に記載の方法において、
    前記第２のパーツの数が変化することを特徴とする方法。

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